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緒論
隨著科技不斷的發(fā)展，使機械工業(yè)得到了很大的提高，特別是近年來機械工業(yè)領域正向著高精度、高質量、高效率、低成本方向發(fā)展。隨著機械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門都想著高深度邁進，機械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。
機械工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，現(xiàn)代機械制造技術是機械工業(yè)賴以生存和發(fā)展的重要保證。機械制造工藝是制造機械產品的技巧、方法和程序。機械制造中，需要的加工順序、裝配工序及檢驗工序等，使用著大量的夾具，可以提勞動效率，提高加工精度，減少廢品，可以擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件。因此，夾具是機械制造的一項重要工藝裝備。
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備,它廣泛地應用于機械制造過程中的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產中,機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備,它直接影響著工件的加工精度勞動生產率和產品的制造成本等。
1 夾具設計中的特點
2 夾具的設計周期較短，一般不進行強度和剛度的計算。
3專用夾具的設計對產品零件有很強的針對性。
4確保產品加工質量，提高勞動生產率是夾具設計工作的主要任 務，加工質量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。
5夾緊裝置的設計對整個夾具的結局有具定性的影響。設計一個好的夾具可以減少廢品率。
目錄
第1章 夾具的結構設計..........................................................1
1.工件分析...............................................................................1
2.工件的結構和特點................................................................1
3.機床夾具的作用...................................................................1
4.機床夾具的分類..................................................................1
5.專用機床夾具的組成............................................................2
6.工件的定位............................................................................3
7.夾緊方案設計........................................................................4
8.夾具整體設計........................................................................4
第2章 夾具的精度檢驗.........................................................7
1.定位尺寸計算.......................................................................7
2.夾具加工誤差分析...............................................................7
第3章 夾具安裝.....................................................................9
1.安裝順序...............................................................................9
2.注意事項和保養(yǎng)維護
總結
參考文獻
致謝
第 一章 夾具的結構設計
1.零件工藝分析
軸套零件加工主要有熱處理，車削，鉆，鉗夾工，此次我們要用到鉆削加工。
2.工件的結構和特點
零件材料：HT200。切削加工性良好，無特殊加工問題，故加工中不需要采用特殊工藝措施。刀具選擇范圍較大，高速鋼或YT類硬質合金均能勝任。刀具幾何參數(shù)可根據(jù)不同刀具類型通過相關表格查取。
3.機床夾具的作用
（1）保證加工精度 用機床夾具裝夾工件，能準確確定工件與刀具、機床之間的相對位置關系，可以保證加工精度。
（2）提高生產效率 機床夾具能快速地將工件定位和夾緊，可以減少輔助時間，提高生
產效率。
（3）減輕勞動強度 機床夾具采用機械、氣動、液動夾緊裝置，可以減輕工人的勞動強度。
（4）擴大機床的工藝范圍 利用機床夾具，能擴大機床的加工范圍，例如，在車床或鉆床上使用鏜模可以代替鏜床鏜孔，使車床、鉆床具有鏜床的功能。
4.機床夾具的分類
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按夾具的應用范圍分類
（1）通用夾具 通用夾具是指結構已經標準化，且有較大適用范圍的夾具，例如，車床用的三爪卡盤和四爪卡盤，銑床用的平口鉗及分度頭等。
（2）專用機床夾具 專用機床夾具是針對某一工件的某道工序專門設計制造的夾具。專用機床夾具適于在產品相對穩(wěn)定、產量較大的場合應用。
（3）組合夾具 組合夾具是用一套預先制造好的標準元件和合件組裝而成的夾具。組合夾具結構靈活多變，設計和組裝周期短，夾具零部件能長期重復使用，適于在多品種單件小批生產或新產品試制等場合應用。
（4）成組夾具 成組夾具是在采用成組加工時，為每個零件組設計制造的夾具，當改換加工同組內另一種零件時，只需調整或更換夾具上的個別元件，即可進行加工。成組夾具適于在多品種、中小批生產中應用。
（5）隨行夾具 它是一種在自動線上使用的移動式夾具，在工件進入自動線加工之前，先將工件裝在夾具中，然后夾具連同被加工工件一起沿著自動線依次從一個工位移到下一個工位，直到工件在退出自動線加工時，才將工件從夾具中卸下。隨行夾具是一種始終隨工件一起沿著自動線移動的夾具。?
按使用機床類型分類?
機床類型不同，夾具結構各異，由此可將夾具分為車床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和組合機床夾具等類型。
按夾具動力源分類
按夾具所用夾緊動力源，可將夾具分為手動夾緊夾具、氣動夾緊夾具、液壓夾緊夾具、氣液聯(lián)動夾緊夾具、電磁夾具、真空夾具等。
5.專用機床夾具的組成
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夾具一般由下列元件或裝置組成:
（1）定位元件 定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。
（2）夾緊裝置 夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。
（3）對刀元件、導向元件 對刀元件、導向元件是指夾具中用于確定（或引導）刀具相對于夾具定位元件具有正確位置關系的元件，例如鉆套、鏜套、對刀塊等。
（4）連接元件 夾具連接元件是指用于確定夾具在機床上具有正確位置并與之連接的元件，例如安裝在銑床夾具底面上的定位鍵等。
鉆模的結構特點是除有工件的定位、夾緊裝置外，還有根據(jù)被加工孔 的位置分布而設置的鉆套和鉆模板，用以確定刀具的位置，并防止刀具在加工過程中傾斜，從而保證被加工孔的位置精度。常用的鉆模有固定式、回轉式、翻轉式和蓋板式 4種。①固定式鉆模:鉆模與工件在機床上的位置保持不變，用來加工單個孔或在搖臂鉆床上鉆削若干平行孔。②回轉式鉆模:帶有回轉分度裝置，在不松開工件的情況下可加工分布在同一圓周上的多個軸向平行孔、垂直和斜交于工件軸線的多個徑向孔或幾個表面上的孔。③翻轉式鉆模：夾具體在幾個方向上有支承面，加工時用手將其翻轉到各所需的方向進行鉆孔，適用于小工件。④蓋板式鉆模：只有鉆模板而無夾具體。使用時把鉆模板直接安裝在工件的定位基準面上，適用于在較大的工件上鉆小孔。此外，還有移動式、滑柱式等鉆模。
6.工件的定位。
(1)定位方案設計 工件上除了2個待加工孔直徑分別為Φ10，Φ6 的孔， 其他加工表面都已加工好，為定位方案設計提供了條件。因為要保證 待加工孔Φ10,Φ6保持同心，所以要消除工件的x，要保證孔Φ10,Φ6的中心在端面小孔的中心距之間，所以要消除工件x，y方向的旋轉，要保證2個待加工孔Φ10,Φ6的后壁厚度為13，要消除工件前后方向的自由度，2個帶加工孔個同心，可由鉆模板上裝鉆套來保證。
工件上的代加工孔為通孔，沿Z方向上的不定度理論上不要消除，但實際上以工件的端面定位時，必須要消除該方向上的不定度，按完全定位夾具，并力求遵守基準重合原則。
(2)定位方式有以下方案。 根據(jù)設計思想，則此鉆床夾具采用固定式鉆 床夾具，草圖如下所示：
如圖 已加工面C和Φ30，Φ5.8定位，Φ30的孔的位置以芯軸定位，Φ5.8的孔以定位銷定位，零件通過芯軸上的螺栓板夾緊，需加的孔Φ10,Φ6以鉆模版上的鉆模孔定位。
7.夾緊方案設計。
由于芯軸和螺栓板的作用下，使工件沿z方向被壓緊在支撐板上，由芯軸承受鉆削時的切削扭矩，為了提高效率和使結構簡單，芯軸上由螺栓板固定，鉆頭向下的沖擊力由加強肋支撐。X方向的旋轉自由度由下方5.8中的固定銷固定。
8.夾具整體設計
采用框架式結構，剛性好，采用固定時鉆模版，并設置加強筋以提高剛度，在設計時要保證芯軸和零件中心保持同心，5.8上的定位銷軸線與芯軸軸線，鉆孔套軸線同一平面，鉆套孔軸線以底面垂直。以保證加工精度。
（1）參數(shù)計算
鉆攻10和6孔夾具切削力計算
定機床型號并修正切削用量 初選取機床為Z525B,機床功率2.2Kw，查閱《機械加工工藝手冊》Z525B鉆床的性能參數(shù)，并根據(jù)機床實際參數(shù)修正切削速度與主軸轉速。
理論選取的進給量為f=0.23mm/s,與Z525B鉆床匹配進給量為,f=0.32mm/s。
上述計算得主軸轉速理論計算值為n=467.21r/min,與Z525B鉆床匹配的主軸轉速n=475 r/min。那么切削速度vc=vπ/1000=11.94m/min。
計算切削力并校驗機床功率
A切削時產生的鉆孔切削力計算:
公式中計算所需的參數(shù)，查閱《機械加工工藝手冊》鉆削時切削速度計算公式表格中選?。篊F=612、d=8mm、ZF=0.9、T=60、f=0.32mm/s、yF=0.64、kF=0.33,帶入數(shù)據(jù)進行計算得：
B.切削時產生的切削扭矩值計算：
式中計算所需的參數(shù)，查閱《機械加工工藝手冊》鉆削時切削速度計算公式表格中選?。篊M=0.33、d=8mm、ZM=1.82、f=0.32mm/s、yM=0.64、kM=0.88帶入數(shù)據(jù)進行計算得：
（2） 夾緊機構設計與計算
在設計夾具時，選擇工件的夾緊方法一般與選擇定位方法同時考慮，有時工件的定位也是在夾緊過程中實現(xiàn)的。在設計夾緊裝置時，必須滿足下列基本要求：
在夾緊過程中應能保證工件在定位時以獲得的正確位置。
夾緊應適當和可靠。夾緊機構一般要有自鎖作用，保證在加工過程中工件不會產生松動或振動。在夾壓工件時，不許工件產生不適當?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。
夾緊機構應操作方便、安全省力，以便減輕勞動強度，縮短輔助時間，提高生產效率。
夾緊機構的復雜程度和自動化程度應與工件的生產批量和生產方式相適應。
結構設計應具有良好的工藝性。結構力求簡單、緊湊和剛性好。盡量采用標準化夾具裝置和標準化元件，以便縮短夾具的設計和制造周期。
在設計夾具裝置時，首先要確定的就是夾緊力的三要素，然后就進一步選擇適當?shù)膫鲃臃绞?，并具體設計合理的夾緊機構。
(3) 夾緊力方向的確定
在實際生產中，盡管工件的安裝方式各式各樣，但對夾緊力作用方向的選擇必須考慮下面幾點：
夾緊力的作用方向應不破壞工件定位的準確性和可靠性。要做到這條要求，夾緊力的方向應朝向主要定位基準，把工件壓向定位元件的主要定位面上。
夾緊力方向應使工件變形盡可能小。由于工件在不同方向上剛度是不等的，不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。
夾緊力方向應使所需夾緊力盡可能小。在保證夾緊可靠的情況下，減少夾緊力可以減輕工人的勞動強度，提高生產效率，同時可以使機構輕便、緊湊以及減少工件變形
夾緊力作用點的選擇
合理選擇夾緊力作用點必須注意一下幾點：
夾緊力應落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內。
夾緊力作用點應落在工件剛度較好的部位上。
夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面以減小切削力對工件造成的翻轉力矩。
(4) 夾緊力大小的確定
夾緊力大小要適當，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動造成報廢甚至發(fā)生事故。采用手動夾緊時，可憑人力來控制夾緊力的大小，一般不需要算出所需夾緊力的確切數(shù)值，只是必要時進行概略的估算。計算夾緊力，夾緊工件所需的夾緊力
如前所述，本工序只需計算防止工件轉動所需的夾緊力W，根據(jù)工件力矩平衡條件可得：
式中
G------工件自重；
D------工件定位基準直徑；
M------切削力矩；
，------夾緊面和夾具定位面上的摩擦系數(shù)。
將N值帶入上世的實際夾緊力為：
第二章 夾具的精度檢驗
1.定位尺寸計算
2.夾具加工誤差分析
所設計夾具需保證的加工要求有：尺寸 10的孔；孔 φ10軸線對 φ6軸線為同軸等二項，精度分別驗算如下：
（1）尺寸 為10的孔的精度校核
A、定位誤差ΔD，基準重合，得知ΔD=0
B、鉆套與中間襯套間的最大配合間隙ΔT1= 0.039mm；
C、麻花鉆與鉆套內孔的間隙 X 2= 0.04mm；
D、鉆套中間襯套內外表面軸度公差；
鉆套內孔直徑的影響 ，新鉆頭的制造本來就有0.04mm的誤差，新鉆頭 鉆的孔又比老鉆頭的孔大，經過多次試驗，同樣設備，不同鉆頭產生的誤差超過0.15mm，而同一鉆頭由不同師傅磨出并鉆也會相差0.05mm、鉆孔的進給量和是澆水量也影響鉆孔的直徑。因為單件的鉆套上圓磨的經濟太高，一般不采取。因此當內孔過小時，必須返工，內孔過大時裝配后又是廢品。因此為了制造幾個合格的鉆套又得去磨出一套量具，浪費了勞動力。
孔位置的偏差，孔位置度的偏差主要是設備和初鉆孔造成。車床的尾座頂尖的允許位置偏差0.05mm，而鉆頭夾具的裝夾偏差為0.03，那么以先用中心鉆鉆出后用鉆頭擴孔，可仍然隨機誤差為0.08mm。如果是直接用鉆頭鉆孔誤差就超過0.08mm了。那么鉆套的內孔和外圓的同心度誤差就會超過0.08mm。
內孔的質量，磨床磨出的表面光潔度為0.8，車床精車可以達到1.6，而鉆頭鉆出來的較高光潔度為6.3，鉆出的孔表面比較粗糙，而粗糙表面對鉆頭的導向切削磨損較大，鉆頭磨損一定程度后，鉆頭變小而報廢。反之，鉆頭對鉆套內孔的切削磨損也很大，當鉆套光潔度磨到一定程度后，就會發(fā)現(xiàn)其內孔已經變大而報廢，因此使用壽命自然就會短了。光潔度差的同時也存在排泄難問題，同樣，由于鐵屑排放困難，又刮花了鉆套的內孔，形成惡性循環(huán)。
熱處理的變形。鉆套的熱處理主要是整體淬火，常規(guī)淬火方式有：開爐加熱淬火、熔爐加熱淬火，另外還有比較簡單的氧焊燒熱淬火方式，而單件熱處理一般采取的是氧焊熱處理。標準的熱處理是對零件加熱到一定溫度后，保溫一段時間后淬火，在保溫的這段時間里，開爐由于是熱空氣為介質，會出現(xiàn)的問題是表面溫度比內部溫度高，而熔爐是以溶液為介質，熱傳遞快，整體時間容易控制，制造質量較高，但價格也比開爐高。相比，氧焊淬火的缺點是：a、沒有保溫一段時間，b、零件各部位溫度不等c、淬火前的最高溫度不準確d、淬火時候不準確，e、開式（在沒有任何保護裝置前提下加熱）變形量大。經過測試，氧焊方式淬火的鉆套45#材料的熱處理，變形量都超過0.03mm，而軸承鋼的淬火的鉆套最小變形量是0.05mm
第三章 夾具安裝
1. 安裝順序
鉆模的主要組成部分：夾具體、定位裝置、加緊裝置、鉆模板、鉆套組成 .
夾具依次按夾具體—定位裝置—夾緊裝置—鉆套安裝完成
2、使用注意事項和保養(yǎng)維護
（1）、在工件夾緊時不要用力過大，以免損壞螺桿
（2）、及時清理鉆屑，保證安裝平面的清潔
（3）、安放工件時要注意不要砸到基準平面，而影響加工精度
保養(yǎng)及維護：
要定期潤滑螺桿兩端處，滑塊及調節(jié)螺栓 、螺釘；并對對中塊與 螺桿的配合處進行適量潤滑；及時更換鉆套。
總結
為期數(shù)月的夾具畢業(yè)設計已經接近尾聲，回顧整個過程，我在老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設計作為《機械制造工藝學》、《機床夾具設計》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。
這次畢業(yè)設計給我們提供了一個應用自己所學知識的機會，從圖到最后夾具總圖的成型。都對我所學的知識進行了檢驗?？梢哉f，本次畢業(yè)設計有苦也有甜。
設計思路是最重要的，只要你的設計思路是成功的，那你的設計已經成功了一半。因此我們應該在設計前做好充分的準備，像查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的基礎。
制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，要心平氣合的一步一步來。
總體來說，通過這次設計我受益匪淺。在摸索該如何畫出夾具零件圖時的過程中，也特別有趣，培養(yǎng)了我的設計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了搞設計艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。
本次畢業(yè)設計主要為專用夾具設計。我們運用了基準選擇、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。
通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。
總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。
由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！
最后，我要衷心地感謝老師。
參考文獻
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[2] 莫章金.周躍生.AutoCAD2007工程繪圖與訓練,2007
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